典型NMS多在服藥后24-72小時發生。16％患者在應用神經阻滯劑后24小時發生NMS，66％患者在一周內發生，幾乎所有病例都在服藥后30天內發病。NMS本身是自限性疾病，停藥后恢復時間一般為7-10天。63％患者在一周內恢復，幾乎所有患者都在30天內恢復。 NMS早期臨床表現包括意外的精神狀態改變，難以控制的錐體外束和延髓損害癥狀，如強直、吞咽困難、發音困難。NMS早期癥狀還包括反應遲鈍、體溫升高，心動過速，呼吸急促，血壓不穩定、出汗、流口水、麻痹性失禁、肌陣攣、陣顫、血中肌酸激酶升高等。這些癥狀缺乏特異性，且不一定都出現，任何服用神經阻滯劑的患者出現上述癥狀都要考慮NMS可能性。
體溫升高，是NMS主要癥狀之一，且往往伴有大量出汗。但亦有報道NMS患者無發熱的，并且30％NMS患者沒有出汗。極度高溫可造成危象和多種并發癥，如不可逆的腦損害等。肌強直是NMS核心癥狀，常伴肌壞死；肌張力增高可致肺順應性降低，通氣功能不足，肺部感染；肌張力升高多同時伴有運動障礙，發音困難，震顫麻痹等錐體外系損害癥狀；神智改變可有煩躁、木僵、昏迷、精神錯亂、緊張癥；自主神經系統改變包括心動過速、血壓波動、呼吸急促。其它少見癥狀還有角弓反張、癜癇、巴彬斯基征、舞蹈病、牙關緊閉等。
NMS患者實驗室檢查可有多種變化，但往往是非特異的，不具診斷意義。血白細胞升高是常見癥狀，可以從輕度升高到30 x 10/L。患者血中肌酸激酶的濃度往往升高，有時達非常高的水平（>1000 IU/L），提示橫紋肌溶解。血中肌酸激酶水平雖不具特異性，但卻是估計橫紋肌溶解嚴重程度和腎衰風險性的重要指標。其它實驗室異常還包括酸中毒、低氧血癥、血清鐵降低、血中兒茶酚胺濃度升高、血電解質異常、凝血功能障礙、肝酶升高等。超過半數患者腦電圖顯示非局灶性、彌漫性慢波，呈非特異性腦病改變。但是腦部影像學檢查、腦脊液檢查、以及膿毒血癥的相關檢查往往為陰性。
隨著對該病了解及早期治療，其死亡率呈下降趨勢。70年代以前NMS死亡率為76％，1970-1980年間為22％，1980年以后為15％。約50％患者死于腎功能衰竭，其它死因包括突發呼吸循環驟停、心功能衰竭、吸入性肺炎、肺栓塞、肝功能衰竭、DIC等。尸檢往往無特異性改變。NMS患者康復后很少留有并發癥，但亦有報道留有記憶缺失、錐體外系和小腦損害、外周神經損害、肌攣縮等。